«Аполло́н-15» стартував з космодрому Космічного центру імені Кеннеді у Флориді 26 липня 1971 року в 13:34 UTC. Після приблизно півтора витків навколо Землі астронавти Девід Скотт (командир екіпажу), (пілот командного модуля) та Джеймс Ірвін (пілот місячного модуля), увімкнувши двигун третього ступеня, перевели корабель на траєкторію польоту до Місяця. Дорога туди зайняла трохи більше трьох діб (78,5 години).

Командний модуль корабля «Індевор» () був названий на честь парусника, на якому британський дослідник та першовідкривач Джеймс Кук здійснив свою першу навколосвітню подорож в 1768—1771 роках. Місячний модуль отримав позивні «Фа́лкон» ().

Під час польоту відбувся цілий ряд відмов техніки: коротке замикання в одному з контурів системи керування основним двигуном, розбите скло висотоміра у місячному модулі, протікання з бака із питною водою в командному модулі та інші, але вони не вплинули на результати місії. На четвертий день польоту, 29 липня 1971 року, «Аполлон-15» вийшов на орбіту навколо Місяця. 30 липня Девід Скотт та Джеймс Ірвін здійснили четверту в історії посадку пілотованого космічного корабля на його поверхню на південно-східній окраїні Моря Дощів, біля відрогів Апеннін.

Особливості місії «Аполлон-15» став дев'ятим пілотованим космічним кораблем у рамках програми «Аполлон», на якому американські астронавти здійснили сьомий політ до Місяця. Він став першою із трьох так званих Джей-місій (). Джей-місії передбачали більший, ніж раніше, акцент на наукових дослідженнях місячної поверхні та навколомісячного простору, збільшували тривалість перебування астронавтів на Місяці до трьох діб та вперше дозволили використати транспортний засіб, місячний автомобіль («Місячний Ровер»). Найзначнішим нововведенням була установка в службовому відсіку корабля модуля наукових приладів (). Його апаратура та фотокамери протягом декількох днів вивчали Місяць з орбіти. У модулі наукових приладів розташовувався і невеликий штучний супутник, який був запущений ближче до кінця місії.

Щоб виконати покладені на нього завдання, «Аполлон-15» повинен був доставити до Місяця на 1815 кг корисного вантажу більше, ніж «Аполлон-14». Ця маса складалася з мас «Місячного Ровера» (близько 209 кг), додаткового наукового обладнання та витратних матеріалів (кисню, води, продуктів харчування). Зниження висоти навколоземної орбіти очікування (перед переходом на траєкторію польоту до Місяця) зі 185 км до приблизно 170 км дозволило збільшити корисне навантаження. Діапазон азимута при зльоті був змінений з 72—96° до 80—100°. Довелося також скоротити резерви палива, а на першому ступені (S-IC) ракети-носія (РН) «Сатурн V» вдвічі (з восьми до чотирьох) зменшити кількість гальмівних ракетних двигунів (для відведення першого ступеня від другого).

Для збільшення терміну перебування астронавтів на Місяці на посадковому ступені місячного модуля були змонтовані другий бак із водою та другий бак із газоподібним киснем, а також додаткова термоізоляція. Вантажні відсіки посадкового ступеня були перепрофільовані. Перший відсік (справа від драбини, якщо дивитися на місячний модуль) призначений для транспортування «Місячного Ровера». Раніше в ньому розташовувалися парасольна короткохвильова антена та лазерний відбивач. Вантажопідйомність 4-го відсіку (зліва від драбини), призначеного для транспортування наукового обладнання, була збільшена з 91 кг (у «Аполлона-14») до 272 кг. На збільшені розміри паливних баків посадкового ступеня, що підвищило їхню місткість на 521 кг. Це продовжило час зависання місячного модуля перед посадкою до 157 с (у «Аполлона-14» було 140 с).

Старт і вихід на орбіту Землі

Протягом місяця, що передував дню запланованого запуску, над космічним центром імені Кеннеді кілька разів вирували грози. Блискавки чотири рази влучали в наземні конструкції стартового майданчика 39-А, але вони не пошкодили ні ракету-носій, ні космічний корабель. У день запуску, 26 липня 1971 року, у Флориді була сонячна, практично безхмарна погода. О 4 годині 19 хвилин ранку за Північноамериканським східним часом, за 5 годин 15 хвилин до старту, Девід Скотт, та Джеймс Ірвін були розбуджені своїм босом, замісником директора НАСА по підготовці екіпажів Дональдом Слейтоном. Після медогляду, який підтвердив відмінний стан здоров'я астронавтів, вони поснідали в компанії Слейтона і своїх колег із дублюючого екіпажу та команди підтримки. Одразу після сніданку Скотт, Ворден та Ірвін одягнули скафандри та поїхали на стартовий майданчик. За дві з половиною години до запуску вони зайняли свої місця в кабіні космічного корабля.

Старт «Аполлона-15» відбувся о 13:34 UTC 26 липня 1971 року, всього на 0,187 с пізніше графіка. Через 1,35 с після старту корабель здійснив маневр відхилення від вертикалі на 1,25° в бік, протилежний від башти обслуговування, для того, щоб випадковий порив вітру не призвів до торкання ракети-носія з баштою. Через 9 с після старту, коли башта обслуговування залишилася внизу, ракета повернулася до вертикального положення. Через 13 с корабель почав маневр по крену (поворот навколо поздовжньої осі), а після його завершення, через 27 с після старту, почав відпрацьовуватися маневр по тангажу для того, щоб почати формувати траєкторію виходу на орбіту штучного супутника Землі, яка лежить у площині з азимутом 88,088°. Через 2 хв 41 с після старту, на висоті близько 70 км над Землею відбулося розділення першого (S-IC) та другого (S-II) ступенів РН. Процес розділення першого та другого ступенів «Аполлона-15» відбувався не так, як у інших «Аполлонів». На скиданому перехідному відсіку між першим та другим ступенями «Аполлона-15» не було жодного ракетного двигуна твердого палива (РДТП) для усадки палива в баках другого ступеня (з «Аполлона-8» по «Аполлон-14» включно їх було чотири). Крім того, замість 8 гальмівних РДТП, як на попередніх РН «Сатурн V», на першому ступені «Аполлона-15» було тільки 4 гальмівних РДТП. Всі ці двигуни були прибрані для зменшення маси корабля та збільшення корисного навантаження. У результаті розділення ступенів відбулося не зовсім так, як розраховували конструктори. Після вимкнення за командою РРД F-1 першого ступеня їхня тяга дуже швидко зменшилася до 2 %, але в результаті «імпульсу післядії» вона упала до нуля тільки через 4 с після цього. При цьому прискорення, надане порожньому та легкому першому ступеню, виявилося більшим від розрахункового. Відстань між ступенями при запуску двигунів другого ступеня була меншою від очікуваної, і струмені розжарених газів спалили телеметричну апаратуру, встановлену у верхній частині першого ступеня. За результатами післяпольотного аналізу, з метою мінімізації ризиків, у решті польотів було вирішено повернутися до попередньої конфігурації гальмівних ракетних двигунів — вісім, а не чотири .

На початку 6-ї хвилини польоту, на висоті 163 км, корабель летів уже практично горизонтально, набираючи необхідну орбітальну швидкість 7,8 км/с. Приблизно через 6 з половиною хвилин після старту «Аполлон-15» досягнув висоти , його швидкість виросла до . Він уже перебував вище розрахункової орбіти, тому протягом кількох наступних хвилин повинен був летіти «носом вниз». Після 9 хв 9 с польоту були вимкнені двигуни другого ступеня, через 1 с після цього третій ступінь (S-IVB) відділився від другого, і ще через 0,1 с спрацювало запалювання єдиного двигуна (J-2) третього ступеня. Через 11 хв 34 с після старту за командою бортового комп'ютера був вимкнутий двигун третього ступеня, «Аполлон-15» вийшов на розрахункову опорну орбіту (з апогеєм 171,3 км та перигеєм 169,5 км) для наступного переходу на траєкторію польоту до Місяця. Двигун відпрацював на 3,8 с менше розрахункового часу, оскільки тяга, розвинута всіма трьома ступенями, виявилася трохи більшою від очікуваної. Екіпаж вперше за час місії опинився в стані невагомості, після того як під час зльоту перевантаження досягали 4g. Коли «Аполлон-15» вийшов на навколоземну орбіту, його ніс виявився на 18° нахилений вниз, до Землі. У попередніх польотах, на вищих орбітах очікування, цей нахил був меншим, у межах від 6° до 10°. Двигуни системи орієнтації третього ступеня вирівняли корабель, перевівши його в горизонтальне положення відносно земної поверхні. Маневр повороту був здійснений на швидкості 0,3° за секунду. E результаті нього в баці з рідким киснем, який був ще заповнений майже на 3/4, утворилася хвиля, і 220 кг рідкого кисню були втрачені через клапан, спеціально відкритий перед маневром. Для мінімізації цих втрат у ході наступних місій цей поворот робився повільніше, зі швидкістю 0,14° за секунду.

Астронавти зайнялися перевіркою всіх систем корабля перед вмиканням двигуна третього ступеня і переходом на траєкторію польоту до Місяця. Вже на першому витку вони почали виконувати наукову програму «Аполлона-15», зробивши декілька знімків Землі на камеру із об'єктивом, прозорим для ультрафіолетових променів, через один з ілюмінаторів «Індевора», виготовлений із кварцу. При цьому у них був і час помилуватися видами Землі з орбіти. Адаптація до невагомості у всіх трьох відбувалася нормально. Скотт, як ветеран двох космічних польотів, радив колегам спочатку якнайменше рухатися. І Скотт, і Ворден, і Ірвін відмічали під час післяпольотного опитування, що у них було відчуття деякої важкості в голові, але ніяких неприємних або болісних відчуттів не було. Скотт вважав це наслідком дуже інтенсивних тренувань на літаках T-38, коли астронавти виконували пілотажні програми, насичені складними фігурами вищого пілотажу. Однак, Ірвін ще визнав, що у нього були легкі запаморочення, які продовжувалися протягом перших трьох днів.

Старт до Місяця і перший день польоту Через 2 години 50 хвилин і 1 секунду після старту з Землі, на другому витку, у районі Гавайських островів двигун третього ступеня «Аполлона-15» був знову увімкнений. Він відпрацював 5 хв 51 с і розігнав корабель до швидкості . «Аполлон-15» перейшов на траєкторію польоту до Місяця. Приблизно через 26 хвилин після цього астронавти почали маневр перестроювання відсіків та стикування командно-службового модуля з місячним модулем, який розташовувався у верхній частині третього ступеня. Перед початком маневру «Аполлон-15» перебував уже на відстані 6767 км від Землі, а його швидкість під дією земної гравітації впала до . Альфред Ворден, пілот командного модуля, пересівши в ліве, командирське крісло, у ручному режимі за допомогою двигунів системи орієнтації відвів «Індевор» від третього ступеня та здійснив переворот корабля на 180° зі швидкістю 2° за секунду. Для зближення він на 4 с увімкнув двигуни орієнтації.

У момент стикування швидкість зближення «Індевора» та «Фалкона» становила 0,03 м/с. Після першого торкання захоплення не відбулося, і тоді Ворден ще на 1—2 с увімкнув двигуни системи орієнтації. Командно-службовий та Місячний модулі зістикувалися. Джеймс Ірвін знімав процес зближення та стикування на кольорову телекамеру, зображення напряму транслювалося на Землю. Після стикування та стягування було проведено наддування перехідного тунелю та кабіни «Фалкона» киснем із кабіни командного модуля. Для цього був відкритий клапан вирівнювання тиску, розташований у центрі переднього люка «Індевора» (такий самий клапан у верхньому люку місячного модуля був спеціально залишений відкритим ще при збірці на Землі). Коли тиск вирівнявся, Ворден відкрив люк «Індевора» та перевірив 12 автоматичних стикувальних замків. Один із них не защепнувся, його довелося закрити вручну. Ворден також з'єднав два кабелі всередині тунелю, об'єднавши електросистеми командно-службового та місячного модулів, і закрив люк. Після спрацювання чотирьох піроболтів, за допомогою яких місячний модуль кріпився до третього ступеня, пружини відштовхнули від нього два зістикованих корабля зі швидкістю 0,25 м/с. Вмикання двигунів системи орієнтації службового модуля додало до цієї швидкості ще 0,12 м/с. Перестроювання, стикування та відхід від третього ступеня тривали трохи менше години.